Tom Kaulitz naît à Leipzig dans la Saxe (10 minutes avant son frère Bill). Très tôt, il est initié à la guitare par son beau-père Gordon Trümper, lui-même exerçant le métier de guitariste dans le groupe Fantun. Il ne commence à en jouer sérieusement qu'à 7 ans. Il a dû économiser pendant 4 ans pour pouvoir s'acheter sa propre guitare. Il est encouragé par son frère et son beau-père et suit ses premiers cours à la Rock's/Cool de Magdebourg.

Entre 9 et 12 ans, Tom et son frère Bill adoptent très vite un look provoquant et se révèlent être « de véritables rebelles au système » (particulièrement au système scolaire). En effet, à l'âge de 11 ans, Tom se fait des dreadlocks car il en a assez de s'entendre traiter de fille à cause de ses cheveux longs et blonds. Le tandem voix-cordes que forment alors respectivement Bill et Tom fonctionne plutôt bien. Leur premier album Schrei sort en 2005.

En 2001, Tom et son frère rencontrent Gustav Schäfer qui leur présente Georg Listing lors d'une soirée où les jumeaux performaient leurs chansons sur scène au nom de « Devilish » (démoniaque). Ceux-ci deviendront le batteur et le bassiste de ce groupe, qui, en 2005, sera rebaptisé Tokio Hotel, alors que le groupe signe un contrat avec la maison de disques Universal Music, après une annulation de contrat avec Sony BMG qui avait décidé de les prendre en charge dès 2003.

Dès le 15 août, la vie du guitariste changea, après la sortie du premier single de Tokio Hotel « Durch den Monsun » (À travers la mousson). Avec concerts, conférences de presse, remises de prix par centaines, séances dédicaces et charité, le jeune guitariste perdit peu à peu de sa vie privée et donc, dès la fin de 2008 et cela jusqu’en août 2009, Tom se retirera de la vie publique pour se concentrer sur la production d’un nouvel album.

Il travaillera sur la composition des musiques autour des textes écrits par son frère Bill Kaulitz. Il poursuivra ce travail en 2009 avec l’équipe des quatre producteurs allemands habituels, dont David Jost, leur manager depuis l'époque de l'album « Scream » (Crie). Ils collaboreront avec The Matrix pour quatre chansons et Guy Chambers pour deux titres. The Matrix est le trio de producteurs américains (dont Lauren Christy), qui a produit des albums pour Avril Lavigne, Christina Aguilera et Korn. Guy Chambers est un producteur anglais, connu pour sa longue collaboration avec Robbie Williams. Sur les 25 chansons retenues initialement, 16 seront sélectionnées pour constituer l’album Humanoid, dont 14 seront produites en anglais et en allemand et une sortira pour la bande officielle du film Alice au pays des merveilles par Tim Burton. Tom se met également au piano pendant cette pause. Il est en duo avec son frère (voix et piano) sur la chanson Zoom de l'album Humanoid. (Zoom into me dans la version anglaise). Les jumeaux Bill Kaulitz et Tom Kaulitz sont coproducteurs de l’album Humanoid. Tom réapparaîtra fin août 2009 avec le groupe Tokio Hotel, à Cologne en Allemagne, où ils donneront un concert privé au cours duquel ils chanteront leur premier single de l’album (Automatisch en allemand et Automatic en anglais), qui ne sortira que courant septembre 2009.

L'album Humanoid est sorti début octobre 2009 dans le monde entier en deux versions (anglais et allemand). Leur tournée européenne Welcome to Humanoid City Tour a suivi, du 22 février 2010 au 14 avril 2010, et continua en Amérique Latine pour 5 dates. Elle se termina en Asie en 2010, passant notamment par le Japon.

Il s'en suivra ensuite 2 autres album (King of Suburbia et Dream Machine). Actuellement le groupe travaille sur un nouvel album.

Côté vie privé, Tom a été marié pendant quelques mois à son ex petite-amie rencontré en 2009 : une ancienne reine de beauté allemande nommé Ria.

Depuis qu'il vit à Believe City, Tom a fait la connaissance d'une certaine Joane Jackson, qui serait une fille caché du grand Michaël Jackson. Dans cette réalité, il sont ensemble depuis 2010, mais leur histoire est compliqué, car Tom ne veut pas s'engager...